基于PLC控制的小车自动化送料系统毕业设计Word下载.docx

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第三章根据控制要求介绍了送料小车控制系统的硬件设计；

第四章根据控制要求进行了小车系统的软件设计，梯形图（分段设计说明和系统总梯形图）和程序指令设计；

最后得出PLC控制的自动送料小车的可执行性设计结论。

我们为各个送料生产领域所生产的可编程控制器送料系统。

它集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；

充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；

充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。

关键词：

PLC；

送料小车；

控制；

程序设计；

目录

前 言 1

第一章控制系统介绍和控制过程要求 2

1.1控制系统在送料小车中的作用与地位 2

1.2控制系统介绍 2

第二章送料小车系统方案的选择 4

2.1可编程控制器PLC的优点 4

2.2小车送料系统方案的选择 5

第三章送料小车控制系统的硬件设计 6

3.1PLC的选型 6

3.2现场检测装置的选型 6

3.3硬件线路设计 9

第四章送料小车控制系统的软件设计 11

4.1STEP7-Micro/WIN32编程软件介绍 11

4.1.1基本功能 11

4.1.2其他功能 11

4.2送料小车PLC的I/O分配表 13

4.3梯形图程序设计 13

4.4程序运行原理说明调试与完善 18

第五章送料小车系统调试与仿真 28

5.1系统调试 28

5.2系统仿真 28

参考文献 29

结论 30

谢辞 31

前 言

随着社会迅速的发展，各机械产品层出不穷。

控制系统的发展已经很成熟，应用范围涉及各个领域，例如：

机械、汽车制造、化工、交通、军事、民用等。

PLC专为工业环境应用而设计，其显著的特点之一就是可靠性高，抗干扰能力强。

PLC的应用不但大大地提高了电气控制系统的可靠性和抗干扰能力，而且大大地简化和减少了维修维护的工作量。

PLC以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、控制程序可变、体积小、质量轻、功能强和价格低廉等特点，在机械制造、冶金等领域得到了广泛的应用。

送料小车控制系统采用了PLC控制。

从送料小车的工艺流程来看，其控制系统属于自动控制与手动控制相结合的系统，因此，此送料小车电气控制系统设计具有手动和自动两种工作方式。

我在程序设计上采用了模块化的设计方法，这样就省去了工作方式程序之间复杂的联锁关系，从而在设计和修改任何一种工作方式的程序时，不会对其它工作方式的程序造成影响，使得程序的设计、修改和故障查找工作大为简化。

在设计该PLC送料小车设计程序的同时总结了以往PLC送料小车设计程序的一般方法、步骤，并且把以前学过的基础课程融汇到本次设计当中来，更加深入的了解了更多的PLC知识。

第一章 控制系统介绍和控制过程要求

1.1控制系统在送料小车中的作用与地位

在现代化工业生产中，为了提高劳动生产率，降低成本，减轻工人的劳动负担，要求整个工艺生产过程全盘自动化，这就离不开控制系统。

控制系统是整个生产线的灵魂，对整个生产线起着指挥的作用。

一旦控制系统出现故障，轻者影响生产线的继续进行，重者甚至发生人身安全事故，这样将给企业造成重大损失。

送料小车是基于PLC控制系统来设计的，控制系统的每一步动作都直接作用于送料小车的运行，因此，送料小车性能的好坏与控制系统性能的好坏有着直接的关系。

送料小车能否正常运行、工作效率的高低都与控制系统密不可分。

1.2控制系统介绍

图1-1送料小车

本控制系统只要是用于控制送料小车的自动送料。

它既能减轻人的劳动强度又能自动准确到达人不能达到或很难到达的预定位置。

如图1-1，推车机可以沿轨道上下移动，到达预定位置。

推车机上是一个小型泵站，通过控制电磁阀换向，使两油缸伸出、缩回，顶出送料小车，再由各个仓位控制要料。

用PLC对送料小车实现控制，其具体要求如下：

1.送料小车1动作要求：

送料小车负责向四个料仓送料，送料路上从左向右共有

4个料仓（位置开关SQ1，SQ2，SQ3，SQ4）分别受PLC的I0.0，I0.1，I0.2，I0.3

检测，当信号状态为1是，说明运料小车到达该位置。

小车行走受两个信号的驱动，

Q0.4驱动小车左行，Q0.5驱动小车右行。

料仓要料由4个手动按钮（SB1，SB2，SB3，

SB4）发出（对应于PLC为I0.4，I0.5，I0.6，I0.7）按钮发出信号其相应指示灯就亮

（HL1-HL4），指示灯受PLC的Q0.0-Q0.3控制。

送料小车2动作要求：

送料小车负责向四个料仓送料，送料路上从左向右共有4个料仓（位置开关SQ11，SQ12，SQ13，SQ14）分别受PLC的I1.0，I1.1，I1.2，I1.3检测，当信号状态为1是，说明运料小车到达该位置。

Q1.5驱动小车左行，Q1.4驱动小车右行。

料仓要料由4个手动按钮（SB11，SB12，

SB13，SB14）发出（对应于PLC为I1.4，I1.5，I1.6，I1.7）按钮发出信号其相应指示灯就亮（HL11-HL14），指示灯受PLC的Q1.0-Q1.3控制。

2.运料小车行走条件：

运料小车右行条件：

小车在1，2，3号仓位，4号仓要料；

小车在1，2号仓位，

3号仓要料；

小车在1号仓位，2号仓要料。

运料小车左行条件：

小车在4，3，2，0号仓位，1号仓要料；

小车在4，3，0

号仓位，2号仓要料；

小车在4，0号仓位，3号仓要料；

小车在0位，4号仓位要料。

运料小车停止条件：

要料仓位与小车的车位相同时，应该是小车的停止条件。

运料小车的互锁条件：

小车右行时不允许左行启动，同样小车左行时也不允许右

行启动。

第二章 送料小车系统方案的选择

2.1可编程控制器PLC的优点

可编程控制器PLC对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺。

目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的推广应用。

可编程控制器是面向用户的专用工业控制计算机，具有许多明显的特点。

1.可靠性高，抗干扰能力强

高可靠性是电气控制设备的关键性能。

PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。

例如西门子公司生产的S7系列PLC平均无故障时间高达30万小时。

一些使用冗余

CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。

从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。

此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。

在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。

这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。

2.配套齐全，功能完善，适用性强

PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。

可以用于各种规模的工业控制场合。

除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。

近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。

加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

3.易学易用，深受工程技术人员欢迎

PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。

它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。

梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。

为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。

4.系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造

PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。

更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。

这很适合多品种、小批量的生产场合。

5.体积小，重量轻，能耗低

以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。

由于体积小，很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。

2.2小车送料系统方案的选择

实现小车送料系统控制有很多方法来实现，可以用单片机、可编程控制器PLC

等元器件来实现。

但在单片机控制系统电路中需要加入A/D，D/A转换器，线路复杂，还要分配大量的中断口地址。

而且单片机控制电路易受外界环境的干扰，也具有不稳定性。

另外控制程序需要具有一定编程能力的人才能编译出，在维修时也需要高技术的人员才能修复，所以在此也不易用单片机来实现。

而从上述第一节对PLC的特点了解可知，PLC具有很多优点，因此我们归纳出：

可编程控制器PLC具有很高的可靠性，通常的平均无故障时间都在30万小时以上；

安装，操作和维护也较容易；

编程简单，PLC的基本指令不多，编程器使用比较方便，程序设计和产品调试周期短，具有很好的经济效益。

此外PLC内部定时、计数资源丰富，可以方便地实现对送料小车的控制。

因此，最终我选择了用可编程控制器PLC200来实现送料小车系统的控制，完成本次的设计题目。

第三章送料小车控制系统的硬件设计

3.1PLC的选型

PLC型号的选择：

由于该系统是在原来CPU226的基础上改进的设备，而现在共用了31个输入，用直流24V；

18个输出，用交流电220V，所以我选择用S7-200系列CPU226，加一个EM223的扩展模块。

CPU226的主要的技术参数：

输入24VDC，24点；

输出220VAC，16点；

电源电压为AC100—240V50/60Hz。

EM223的主要技术参数：

输入24VDC，8点；

输出220VAC，8点；

电源电压为

AC100—240V50/60Hz。

3.2现场检测装置的选型

1.步进电机：

步进电机有步角距、静力矩、电流三大要素组成。

根据负载的控制精度要求选择步角的大小，根据负载的大小确定静力矩，静力矩一经确定根据电机矩频特性曲线来判断电机的电流。

一旦三大要素确定，步进电机的型号便确定下来了。

如下表3-1。

表3-1步进电机参数

型号 布距角 相电流 保持转矩 静